船舶動態監控是指通過技術手段實時監控船舶的所在位置，從而對船舶的安全生產和船期執行情況做到遠程實時跟蹤。由于水上航運密度的明顯增加和船舶平均噸位的大幅增長,大型輪船碰撞和觸礁事故時有發生，于是船舶監控技術用于狹窄水域、內河和港口的船舶交通監控系統\\(VTMS\\)得到迅速的發展和普及，給輸電線路的跨江\\(河\\)建設帶來了新的協調問題。
目前船舶監控系統正朝著監控無盲區和可靠易操作方向發展，最近中國海事局全面推廣建設通用船舶自動識別系統\\(AIS\\)岸基網絡。該網絡系統覆蓋了中國所有的沿海水域和內河四級以上高等級航道，并成為全球規模最大的AIS岸基網絡系統。截至2011年3月31日，中國沿海和內河已有2萬艘船舶配備了船載AIS設備，2012年7月1日前，全國將有13.4萬余艘運輸船舶完成配備。
1、船舶監管系統
1.1雷達系統布局
長江三峽—葛洲壩船舶監管系統由德國ATLAS公司設計制造，2008年開始在三峽河段全面投入使用，是目前國內內河先進的通航指揮系統；系統由7個雷達站、15個電視監控站、3個VHF通信基站、1個AIS\\(海事自動識別系統\\)基站、1個GPS差轉站和三峽通航指揮VTS中心組成。系統投入使用后，將在三峽通航局轄區59km河段織就一張安全保護網，并撐起一個自動化的船舶指揮調度系統。該系統在鳳凰嶺設置有雷達站\\(工作頻率為9375MH\\)和電視監控站，覆蓋區域見圖1。
1.2輸電線路建設進展
長江三峽船舶監管系統鳳凰嶺雷達站及電視監控設備，位于早先已建\\(2008年前\\)的三\\(峽\\)萬\\(州\\)500kVI、Ⅱ回輸電線路之間，與三萬I、Ⅱ回輸電線路最近距離分別為163.5m和225.6m；距待建三\\(峽\\)荊\\(門\\)500kVI、Ⅱ、Ⅲ回輸電線路最近距離932.6m，距最近桿塔距離1055.4m，三荊線導線弧垂最低點海拔高度均高于已建的三萬I回500kV線路導線弧垂最低點的高度。鳳凰嶺雷達站與多條輸電線路相對位置見圖2。
由于多條已建輸電線路和新建的三荊線的存在，可能對三峽船舶監管系統中的鳳凰嶺雷達站造成信號干擾、雷達盲區和目標跟蹤丟失等影響，導致通航指揮中心無法對該水域進行安全監視和提供信息服務，安全管理出現失控。
2、技術分析
2.1雷達信號干擾
\\(1\\)高壓輸電線路產生的無線電干擾，是由導線電暈放電、絕緣子和金具火花放電引起的。通過傅立葉分析和大量的實測數據驗證表明，架空電力線的電暈干擾的頻譜幅值較高，但是這種干擾的占有帶寬有限，輸電線路電暈放電的主要能量集中在0.15～10MHz頻率范圍，在30MHz以上頻段產生的無線電干擾電平很低；根據經驗30MHz以上頻段無線電干擾\\(TVI干擾\\)大部分由絕緣子或金具火花放電產生，而這些缺陷較容易通過定時的巡檢予以解決。
\\(2\\)在輸電線路上導線的電暈脈沖頻譜分量本身在高端已很小，同時又不能有效地輻射到空間，因此在30MHz以上頻段，國內外研究都已證實輸電線路的干擾很小。高壓輸電線路產生的無線電干擾的定量計算公式，文獻[4]18號出版物給出的頻率衰減特性只適應于4MHz以下頻段，更高段頻率的定量計算公式少見文獻介紹。由武漢高壓研究院、空軍裝備研究總院第二研究所，國家廣電總局規劃設計院等單位聯合，在國家電網公司1000kV特高壓輸電線路試驗線段進行了測量，測量點為最邊相導線對地投影外20m處。結果為30MHz～1000MHz頻段無線電干擾準峰值頻譜\\(120kHz帶寬\\)的測量值，表明30MHz以上頻段的無線電干擾水平總體較低，在30MHz以上基本小于25dB\\(μV/m\\)，而且很難從當地的背景無線電噪聲中辨別出來。
\\(3\\)鳳凰嶺雷達站工作頻率為9375MH，與500kV三萬I、Ⅱ回輸電線路最近距離分別為163.5m和225.6m，在此近距離環境下雷達站和電視監控站均能正常安全運行多年，說明500kV線路對雷達站和電視監控站信號干擾影響很小。
2.2二次輻射和反射
大型金屬構架大多具有二次輻射和反射這兩重特性，處于雷達站附近的各種大型金屬構架均屬于輻射體和反射體，它的自身不是輻射源\\(無源\\)，均因外部電磁場激發產生再輻射和反射電磁波。這些電磁波的幅度和相位與原激發\\(入射\\)電磁波不同，在雷達及監測站的接收點對要接收的信號產生干擾，或者說引起測量誤差。船舶監管系統雷達站要求應避開經常有強電磁干擾、較大震動或強噪聲的地方，但沒有具體的說明執行細節，輸電線路與船舶監管系統雷達站的安全間距很少見文獻和標準介紹，查到相關類似標準和文獻有以下三條。
\\(1\\)工作在9340MH～9400MH頻段的精密進近雷達站的周圍場地及其環境要求為：精密進近雷達站場地周圍應平坦開闊。在其覆蓋區、距天線500m范圍內，不應有高于以仰角天線\\(位于零度\\)反射體下部為基準的0.5°垂直張角的地形地物。
\\(2\\)工作頻率在80MH～3000MH頻段內的對空情報雷達站，在有源干擾不可避免的條件下，容許有不大于5%的探測距離損失；電磁障礙物對雷達探測距離影響的損失，不超過探測距離的5%。
\\(3\\)根據文獻[8]提供的雷達距離方程可知，在只允許發射功率改變其它參量不變的情況下，這5%的探測距離損失可等效為允許雷達發射功率降低0.9dB。國網電力科學研究院利用電磁“縮尺比”進行了對米波段雷達電磁波能量的衰減效應試驗，結論表明交流特高壓輸電線路對電磁波的衰減效應量大部分情況下不超過0.9dB，線路與天線的距離在超過一定程度后，衰減量的變化趨于與平緩。
從以上敘述可定性的說，已建和新建新建三荊線對三峽船舶監管系統中的鳳凰嶺雷達站信號可能造成二次輻射和反射，降低雷達電磁波能量的探測效能。但影響是否超過三峽船舶監管系統的容忍值，由于沒有可依據的國家和行業標準難以界定。
2.3目標跟蹤丟失
目前高壓輸電線路對雷達站影響的安全距離要求主要是針對雷達視頻信息，但不包括雷達跟蹤信息；輸電線路對船舶監管系統雷達跟蹤信息的影響，主要表現為在雷達的波束探測范圍內，雷達視頻上會形成一條亮線，該亮線對水上目標的探測不會造成影響，對正常航行目標的跟蹤影響也很小，但對亮線處的機動目標會產生跟蹤丟失的情況。
船舶監管系統對機動目標產生跟蹤丟失是一客觀固有現象，原因可能是多種隨機因素的總和，如長江跨越橋梁的影響就比較大。輸電線路在雷達視頻上形成的亮線，對機動目標產生跟蹤丟失的慨率目前還沒有量化為一項可控的技術指標。
3、協調與處理
3.1雷達站與已有輸電線路
\\(1\\)三萬I、Ⅱ回500kV輸電線路于2008年前建成投產運行,鳳凰嶺雷達站和電視監控站后建于三萬I、Ⅱ回之間，且距離三萬I、Ⅱ回距離很近，最近距離分別為163.5m和225.6m，鳳凰嶺雷達站和電視監控站也正常運行多年。
\\(2\\)鳳凰嶺雷達站在設計選址、設備招標階段，為避免高壓輸電線路\\(三萬I、Ⅱ回\\)的影響作為問題提出，明確要求設備供應商根據場地實際情況，采取相關技術避免高壓輸電線路的影響；中標商德國ATLAS公司經過現場踏勘、測試，在技術協調備忘中明確了將解決高壓輸電線路的影響。
\\(3\\)已有的高壓輸電線路對雷達站的影響并非不存在，只是在系統設計和研發中已經考慮了這個問題，并采取了措施，使鳳凰嶺雷達站至今能正常安全運行。
3.2雷達站與待建輸電線路
\\(1\\)待建三荊I、Ⅱ、Ⅲ回500kV輸電線路位于鳳凰嶺雷達站下游約1km處，距線路最近距離932.6m，距最近桿塔距離1055.4m，其間距遠遠大于三萬I、Ⅱ回輸電線路。
\\(2\\)輸電線路長江大跨越建設需長江航道封航施工，因三荊I、Ⅱ、Ⅲ回輸電線路對鳳凰嶺雷達站的影響沒有進行評估和處理，通航管理部門不予配合，建設迫于暫時停工。
3.3協商解決
鑒于，待建三荊I、Ⅱ、Ⅲ回500kV輸電線路對船舶監管系統的影響難以定論，以及“對機動目標會產生跟蹤丟失的情況”的分歧意見，采取對船舶監管系統進行實船測試調試，期望通過軟件調整和升級予以解決，確保三峽船舶監管系統的正常運行。
4、測試調試方案
4.1測試目的
由于三荊500kV線路工程的建設，可能對鳳凰嶺雷達站的工作產生影響，為此需對原雷達系統進行軟件升級處理，來盡量減少影響。本次將通過實船測試，進一步掌握跨江輸電線路對雷達工作影響程度，檢驗技術處理效果，確保系統對目標的連續跟蹤。
4.2測試內容及方法
\\(1\\)靜態目標定位精度測試
①在過江高壓電線下方的水域選擇1個已知坐標位置的觀察點，該點的坐標精度應優于1.5m，有效反射面積盡可能??；②在VTS中心對該目標進行跟蹤，計算該靜態目標的位置數據；③選取5個不同的位置，重復上述操作；④比較實測數據和真值，分別計算測量誤差。
\\(2\\)動態目標定位精度測試
①配有高精度DGPS的AIS設備測試船舶通過過江高壓電線下方的水域；②在VTS中心對該目標進行跟蹤，以鳳凰嶺雷達數據處理設備為主跟蹤處理器，在1km～3km之間進行跟蹤，連續跟蹤時間不小于5分鐘，記錄距離、方位、航向、速度等數據；③選取5條不同的航線，重復上述操作；④比較實測數據和真值，分別計算測量誤差。
\\(3\\)跟蹤目標測速誤差測試
①配有高精度DGPS的AIS設備測試船舶通過過江高壓電線下方的水域；②測試船舶以10kt的速度作勻速直線運動，并維持此速度航行10分鐘；③在VTS中心對該目標進行跟蹤，以鳳凰嶺雷達數據處理設備為主跟蹤處理器，在1km～3km之間進行跟蹤，連續跟蹤時間不小于5分鐘，記錄距離、方位、航向、速度等數據；④選取5條不同的航線，重復上述操作；⑤比較實測數據和真值，分別計算測量誤差。
\\(4\\)跟蹤目標追越、會遇、交叉跟蹤可靠性測試
①用2艘測試船舶上配置高精度DGPS的AIS進行跟蹤測試；②兩測試船舶在距鳳凰嶺雷達站1Nmile處相距100m，甲在前以7kt的航速航行，乙在后以14kt的航速航行，過江高壓電線下方的水域追越；③在用VHF通知甲、乙測試船舶進行追越，并在乙追上甲后，兩船保持25m的橫向間距并行航行，使兩測試船舶的雷達回波在顯示器上重合；④測試船舶乙加速越過甲，并加大與甲間的橫向距離，繼續前行；⑤測試船舶乙與甲的距離拉開后，轉向返回與甲形成對遇航行，進行對遇情況下的跟蹤可靠性試驗；⑥兩船交叉航行，速度由船長決定，當兩船距離拉開后，甲船以距乙船25m間距過乙船船尾；⑦以上試驗反復進行5次到10次；⑧在VTS中心的操作工作站的顯示器上觀察兩船的跟蹤情況，若仍能保持兩船的跟蹤不交換、不丟失，便判為成功，否則為失敗。
4.3測試設備
\\(1\\)2艘裝備有DGPSAIS的測試船舶，用于目標位置和運動準確值的測試；\\(2\\)1艘用于分辨力測試和檢測能力測試的小船\\(玻璃鋼船或木船\\)；\\(3\\)2個有效反射面積分別為1m2、10m2反射球及2根不短于3m的介質支桿；\\(4\\)測試船舶2艘，用于保障測試現場水域的相關安全船舶；\\(5\\)VHF兩套、GPS船端測量設備兩套、筆記本兩臺、網線及小交換機等。
4.4測試人員任務及分工
\\(1\\)系統提供方ATLAS公司
確認驗收試驗內容、方法和測試結果的處理方法及測試驗收結論；協助系統的操作；協助進行測試數據的處理；協助進行測試報告的編寫和審核；為本次驗收所需的系統運行條件提供保證，及時排除系統可能出現的各類故障和突發事件，對此項測試驗收組作出書面說明\\(事件或故障原因、類別、處理解決方法和處理所用時間\\)；協助進行驗收測試操作過程的管理和監督。
\\(2\\)三峽通航管理局
測試涉及通航安全處、設備技術處、通信信息中心、指揮中心、海事航道等部門，分船上和指揮中心兩處測試地點。主要任務包括：進行系統整體性能驗收測試大綱\\(驗收測試內容、方法和測試結果\\)編寫和審查；組織系統整體性能各個環節的驗收；指揮或操作系統和測試工器具；讀取、記錄和處理各項驗收數據；評價系統整體性能測試驗收結果。
5、遺留問題
輸電線路對船舶監管系統的影響，該現象近年來有所反映。通過本次多條輸電線路\\(已建和待建\\)影響長江三峽船舶監管系統的分析、處理和解決過程，有以下幾點可以總結。
\\(1\\)輸電線路對船舶監管系統中各設備的電磁影響程度，沒有成熟的計算公式、有效量化方法和界定標準。需在理論計算和現場實測的基礎上，確立相關規程規范。
\\(2\\)輸電線路在雷達視頻上形成的亮線，對機動目標產生跟蹤丟失的慨率目前還沒有量化為技術指標，這種現象是否可控還需繼續研究。
\\(3\\)采用船舶監管系統軟件調整和升級的解決方案，其效果和效能有待實踐中證實，能否從根本上解決工程中出現的問題值得探討。
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